(57)【要約】【課題】溶融ガラスからの一貫した製造工程における無駄を省きつつ、金型の消耗を抑制できる光学素子の製造方法及び製造装置を提供すること。【解決手段】光学素子ＧＣの製造方法は、溶融ガラスを支持部材３０の受け面３３で受けて保持し、溶融ガラス塊ＦＧを形成し、受け面３３上の溶融ガラス塊ＦＧを、その粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが１以上６．６５以下になった時点でプレス成形用の金型６０内へと移送し、金型６０内の溶融ガラス塊ＦＧをプレス成形する工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを支持部材の受け面で受けて保持し、溶融ガラス塊を形成し、
前記受け面上の前記溶融ガラス塊を、その粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが１以上６．６５以下になった時点でプレス成形用の金型内へと移送し、
前記金型内の溶融ガラス塊をプレス成形する工程を有する光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記溶融ガラス塊の移送は、前記受け面から前記金型への前記溶融ガラス塊の落下によって行う請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記支持部材として、前記受け面が２以上に分割可能な多孔質部材からなるものを用い、
温度制御された気体を前記受け面から噴出して、溶融ガラス塊を浮上成形する請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
溶融ガラス塊の温度が−７００℃／分以上−１００℃／分以下の速度で低下するように、前記気体を噴出する請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４いずれか記載の製造方法で製造される光学素子を用いる光学機器の製造方法。
【請求項６】
溶融ガラスを受ける受け面を有する支持部材と、プレス成形用の金型を有するプレス成形装置と、前記受け面で保持され形成された溶融ガラス塊を前記金型内へと移送する移送手段と、を備える光学素子の製造装置であって、
前記溶融ガラス塊の温度を検知し、粘度を算出する検出手段と、
前記検出手段によって算出された粘度に基づいて前記移送手段を制御する移送制御手段と、を更に備える製造装置。
【請求項７】
前記移送手段は、前記溶融ガラス塊を前記受け面から前記金型へと落下させる請求項６記載の製造装置。
【請求項８】
前記受け面は、２以上に分割可能な多孔質部材からなり、
前記製造装置は、温度制御された気体を前記受け面から噴出させる気体供給手段を更に備える請求項６又は７記載の製造装置。
【請求項９】
前記検出手段によって検知された温度に基づいて前記気体供給手段を制御する供給制御手段を更に備える請求項８記載の製造装置。
【請求項１０】
請求項６から９いずれか記載の製造装置で製造される光学素子を用いて光学機器を製造する光学機器製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子の製造は、板ガラスから切り出したガラスを研磨加工し、光学素子に近似した形状に研磨し、この研磨物を加熱成形することで行われてきた。しかし、非球面レンズを作製する場合、かかる方法では、ガラス素材の研磨コストが嵩む。そこで、モールドで加圧成形することにより、非球面レンズを成形する方法が使用されている。
【０００３】
近年、モールドプレス技術を用いつつ、溶融ガラスから一貫して光学素子を作製する方法が提案されている。例えば特許文献１及び２には、溶融ガラスを支持部材の受け面で受けて保持し、形成したプリフォームを金型内に移送してプレス成形する技術が開示されている。また、特許文献３には、溶融ガラスを直接的に支持部材の受け面で受けて保持し、形成された溶融ガラス塊を金型内に移送してプレス成形する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２０３７４０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６８６６０号公報
【特許文献３】特開平６−３４０４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び２に示される方法では、金型への移送の際にプリフォームを再加熱する必要があるため、工程に無駄があり、リードタイムが非常に長い。他方、特許文献３に示される方法では、溶融ガラス塊の高温で金型が激しく消耗しやすい。
【０００５】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、溶融ガラスからの一貫した製造工程における無駄を省きつつ、金型の消耗を抑制できる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、金型への移送を、溶融ガラス塊の粘度が所定範囲になった時点で行うことで、移送時の再加熱を行うことなく、金型の消耗を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００７】
（１）  溶融ガラスを支持部材の受け面で受けて保持し、溶融ガラス塊を形成し、
前記受け面上の前記溶融ガラス塊を、その粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが１以上６．６５以下になった時点でプレス成形用の金型内へと移送し、
前記金型内の溶融ガラス塊をプレス成形する工程を有する光学素子の製造方法。
【０００８】
（２）  前記溶融ガラス塊の移送は、前記受け面から前記金型への前記溶融ガラス塊の落下によって行う（１）記載の製造方法。
【０００９】
（３）  前記支持部材として、前記受け面が２以上に分割可能な多孔質部材からなるものを用い、
温度制御された気体を前記受け面から噴出して、溶融ガラス塊を浮上成形する（１）又は（２）記載の製造方法。
【００１０】
（４）  溶融ガラス塊の温度が−７００℃／分以上−１００℃／分以下の速度で低下するように、前記気体を噴出する（３）記載の製造方法。
【００１１】
（５）  （１）から（４）いずれか記載の製造方法で製造される光学素子を用いる光学機器の製造方法。
【００１２】
（６）  溶融ガラスを受ける受け面を有する支持部材と、プレス成形用の金型を有するプレス成形装置と、前記受け面で保持され形成された溶融ガラス塊を前記金型内へと移送する移送手段と、を備える光学素子の製造装置であって、
前記溶融ガラス塊の温度を検知し、粘度を算出する検出手段と、
前記検出手段によって算出された粘度に基づいて前記移送手段を制御する移送制御手段と、を更に備える製造装置。
【００１３】
（７）  前記移送手段は、前記溶融ガラス塊を前記受け面から前記金型へと落下させる（６）記載の製造装置。
【００１４】
（８）  前記受け面は、２以上に分割可能な多孔質部材からなり、
前記製造装置は、温度制御された気体を前記受け面から噴出させる気体供給手段を更に備える（６）又は（７）記載の製造装置。
【００１５】
（９）  前記検出手段によって検知された温度に基づいて前記気体供給手段を制御する供給制御手段を更に備える（８）記載の製造装置。
【００１６】
（１０）  （６）から（９）いずれか記載の製造装置で製造される光学素子を用いて光学機器を製造する光学機器製造装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金型への移送を、溶融ガラス塊の粘度が所定範囲になった時点で行うので、再加熱の必要性が低く移送時間を短縮でき、また最適な温度で成形型に移送されるので、金型の消耗を抑制でき且つ成形時間も短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明するが、これに本発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法の手順を示す図である。図１に示されるように、光学素子の製造装置は、溶融ガラス供給装置２０、支持部材３０、移送手段としての移送部４０、制御装置５０、及び金型６０を備える。以下、各構成要素を詳細に説明する。
【００２０】
溶融ガラス供給装置２０は供給管２１を有し、この供給管２１の基部は、溶融ガラスを収容する図示しない溶融槽の内部に連通されている。これにより、溶融槽内の溶融ガラスは、供給管２１を通じて流出する。
【００２１】
支持部材３０は受け面３３を有し、供給管２１の下方に配置された受け面３３で供給管２１からの溶融ガラスを受ける。このように、受け面３３は、極めて高温の溶融ガラスに接触するので、耐熱性に優れた素材で形成されることが好ましい。かかる受け面３３上で溶融ガラスが保持されると、冷却され、やがて溶融ガラス塊ＦＧが形成される。
【００２２】
この間、支持部材３０は、受け面３３上に溶融ガラスを受けた後、移送部４０によって供給管２１の下方位置（以後、受け位置とも称する）から下型６１の上方位置（以後、移送位置とも称する）へと移動させられる。本実施形態の移送部４０は駆動源４１を有し、この駆動源４１の駆動力によって、支持部材３０は、図示しないレール上に沿って受け位置から移送位置へと移動する。ただし、受け位置と移送位置は、互いに同じ位置であっても、異なる位置であってもよい。
【００２３】
本発明の製造装置は、検出手段としての検出部５１を更に備えており、この検出部５１は受け面３３上の溶融ガラス塊ＦＧの温度を検知し、検知した温度、及び予め入力されているガラスの組成に基づいて、溶融ガラスＦＧの粘度ηを算出する。そして、検出部５１は、粘度ηのデータを制御部５３に送信する。
【００２４】
制御部５３は移送制御手段としての移送制御部を有し、この移送制御部は、受信したデータの粘度ηに基づいて移送部４０を制御する。具体的には、粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが少なくとも１未満である間には溶融ガラス塊ＦＧを金型６０へと移送せず、ｌｏｇηが１以上６．６５以下の任意の値になった時点で、溶融ガラス塊ＦＧを金型６０へと移送する。ｌｏｇηが１以上６．６５以下の溶融ガラス塊ＦＧは、適度な粘性を有しているため、移送時の衝撃にかかわらず破損しにくく且つ速やかに成形を行うことができ、また、適度に温度が低下しているため、金型６０の消耗を抑制できる。ｌｏｇηの下限は、１．２であることがより好ましく、最も好ましくは１．５である。また、ｌｏｇηの上限は、６．５であることがより好ましく、最も好ましくは６．０である。
【００２５】
なお、本実施態様では、溶融ガラス塊ＦＧごとに測温を行い、支持部材３０の駆動を制御しているが、上記の粘度に至る時間が既に判明している場合には、その時間に基づいて支持部材３０の駆動を制御してもよい。その場合、検出部５１及び制御部５３を設けなくてもよい。
【００２６】
図１に示されるように、移送部４０は、溶融ガラス塊ＦＧを受け面３３から金型６０へと落下させることが好ましい。何らかの部材を用いて溶融ガラス塊ＦＧを把持して移送する態様と異なり、溶融ガラス塊ＦＧに接触する部材を介さないので、溶融ガラス塊ＦＧの汚染を抑制できる。かかる態様では、金型６０への落下衝撃による溶融ガラス塊ＦＧの破損が懸念されるが、本発明では、溶融ガラス塊ＦＧの粘度が所定範囲になった時点で移送を行うので、落下衝撃による溶融ガラス塊ＦＧの破損であっても大幅に軽減できる。
【００２７】
本実施形態の支持部材３０は、受け面３３が２以上に分割可能（図１では、分割形成面３４によって分割面３３１，３３３の２つに分割される）であり、アーム４３によって２以上に分割及び一体化を繰り返して行うことができる。このアーム４３は駆動源４１によって駆動されており、前述の制御に従って移送を行う際には、受け面３３を分割し、受け面３３上の溶融ガラス塊を落下させる。なお、分割形成面３４は、溶融ガラス塊ＦＧを水平姿勢を保持しつつ落下しやすい点で、図１に示されるように受け面３３の中央に形成されることが好ましいが、これに限られない。
【００２８】
更に、図１に示される受け面３３は、多孔質部材からなる。そして、多孔質部材の底部には気体供給管３７ａ，３７ｂが設けられ、これら気体供給管３７ａ，３７ｂは図示しない気体供給源からの気体を多孔質部材へと供給する。ここで、多孔質部材の周囲は外壁３５で被覆されているため、供給された気体は受け面３３から溶融ガラスへと噴出することになる。これにより、溶融ガラスが受け面３３から浮上するため、溶融ガラスが受け面３３に付着する事態を抑制できる。
【００２９】
ただし、このように気体を溶融ガラスへと噴出する態様では、気体によって溶融ガラスが急冷され、移送時の粘度を前述の範囲に設定するのが困難になったり、溶融ガラスの表面と中央との温度差が過大になって、後述のプレス成形時のひび割れ等が生じたりする事態が懸念される。そこで、製造装置は、気体供給管に供給する気体を温度制御する温度制御装置を更に備えることが好ましい。これにより、温度制御された気体が受け面３３から噴出されるので、溶融ガラスの急冷が抑制され、上記の懸念を解消できる。なお、気体供給管３７ａ，３７ｂ、気体供給源、及び温度制御装置は、気体供給手段を構成する。
【００３０】
本実施形態の制御部５３は、供給制御手段としての供給制御部を有することが好ましく、この供給制御部は、検出部５１によって検知された温度に基づいて、気体供給源及び／又は温度制御装置を制御する。具体的に供給制御部は、溶融ガラス塊ＦＧの温度が−７００℃／分以上−１００℃／分以下の速度で低下するように制御を行う。これにより、移送時の溶融ガラス塊ＦＧの粘度を前述の範囲に容易に設定できるとともに、溶融ガラスＦＧの表面と中央との温度差に起因するプレス成形時のひび割れ等を確実に抑制できる。溶融ガラス塊ＦＧの温度低下の速度の下限は、−６５０℃／分であることがより好ましく、最も好ましくは−６００℃／分である。また、溶融ガラス塊ＦＧの温度低下の速度の上限は、−１２０℃／分であることがより好ましく、最も好ましくは−１５０℃／分である。
【００３１】
ここで、温度低下の速度は、溶融ガラスが受け面３３に受け止められた時点から、溶融ガラス塊ＦＧが受け面３３から金型６０へと移送される時点までの任意の期間における平均値である。従って、検出部５１は、溶融ガラス塊ＦＧの温度検出を、受け位置から移送位置までの任意の２箇所以上で行う。
【００３２】
このようにして溶融ガラス塊ＦＧは、受け面３３から金型６０へと移送される。本実施形態の金型６０は、下型６１及び上型６３を有し、下型６１の設置面６１１に溶融ガラス塊ＦＧが設置される。ここで、上型６３はプレス面６３１を有しており、このプレス面６３１は溶融ガラス塊ＦＧが設置された設置面６１１と対向するように配置される。そして、上型６３が下型６１に接近すると、溶融ガラス塊ＦＧがプレス面６３１及び設置面６１１で押圧され、光学レンズ等の光学素子ＧＣが作製される。
【００３３】
なお、本実施形態では、金型６０が胴型６５を更に有し、この胴型６５が下型６１及び上型６３を包囲して、その接近及び離隔の軌道を規定する。これにより、下型６１及び上型６３の接近及び離隔の軌道が一定になるため、プレス条件が均一になり、光学素子の品質をより一定化できる。なお、接近及び離隔の軌道は、図１に示されるように下型６１及び上型６３の軸方向であることが一般的であるが、これに限られない。
【００３４】
また、本実施形態の胴型６５は筒状部材である。かかる胴型６５は、下型６１の鍔部６１３上に載置されるとともに、上型６３が下方向へ移動してきた際に、上型６３の鍔部６３３を支持することで、下型６１及び上型６３の衝突時における衝撃を緩和する。
【００３５】
以上の金型６０は、図示しない加熱機構によって加熱されることが好ましい。溶融ガラス塊ＦＧは移送までの過程で外気によって冷却されているため、最も温度が低い表面から、最も温度が高い中心への温度勾配を有している。しかし、金型６０に移送されると、溶融ガラス塊ＦＧはその表面から設置面６１１及びプレス面６３１で加熱されるため、温度勾配が速やかに解消される。このため、プレス成形を行うのに好ましい状態、つまり全体に亘って温度が均一な状態が短期間で達成されるため、プレス成形時間を大幅に短縮できる点で有利である。
【００３６】
以上の製造装置によれば、溶融ガラス塊ＦＧの粘度が所定範囲になった時点で移送されるので、移送時の溶融ガラス塊ＦＧの破損が生じにくく且つ金型６０の消耗を抑制できる。かかる製造装置を用いて製造される光学素子は、本発明に包含される。
【００３７】
＜光学素子の製造方法＞
本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法を、以上の製造装置を参照しつつ説明する。光学素子の製造方法では、溶融ガラスを支持部材３０の受け面３３で受けて保持し、溶融ガラス塊ＦＧを形成し、受け面３３上の溶融ガラス塊ＦＧをプレス成形用の金型６０内へと移送する。
【００３８】
本発明の製造方法では、溶融ガラス塊ＦＧの移送を、その粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが１以上６．６５以下になった時点で行う。これにより、移送時の衝撃にかかわらず破損しにくく、また、適度に温度が低下しているため、金型６０の消耗を抑制できる。
【００３９】
溶融ガラス塊ＦＧの移送は、図１に示されるように、受け面３３から金型６０へと落下させることにより行うことが好ましい。溶融ガラス塊ＦＧに接触する部材を介さないので、溶融ガラス塊ＦＧの汚染を抑制できる。また、本発明では、溶融ガラス塊ＦＧの粘度が所定範囲になった時点で移送を行うので、落下衝撃による溶融ガラス塊ＦＧの破損であっても大幅に軽減できる。
【００４０】
支持部材３０として、受け面３３が２以上に分割可能な多孔質部材からなるものを用い、温度制御された気体を受け面３３から噴出して、溶融ガラス塊ＦＧを浮上成形することが好ましい。これにより、溶融ガラスが受け面３３に付着する事態を抑制しつつ、温度制御された気体が受け面３３から噴出されるので、溶融ガラスＦＧの急冷が抑制され、上記の懸念を解消できる。なお、かかる態様における溶融ガラス塊ＦＧの移送は、受け面３３を分割して落下させることにより行う。
【００４１】
ここで、溶融ガラス塊の温度が−７００℃／分以上−１００℃／分以下の速度で低下するように、気体を噴出することが好ましい。これにより、移送時の溶融ガラス塊ＦＧの粘度を前述の範囲に容易に設定できるとともに、溶融ガラスＦＧの表面と中央との温度差に起因するプレス成形時のひび割れ等を確実に抑制できる。
【００４２】
次に、光学素子の製造方法では、受け面３３から金型６０へと移送した溶融ガラス塊ＦＧをプレス成形する。具体的には、プレス面６３１を溶融ガラス塊ＦＧが設置された設置面６１１と対向するように配置し、上型６３を下型６１に接近する。すると、溶融ガラス塊ＦＧがプレス面６３１及び設置面６１１で押圧され、光学レンズ等の光学素子ＧＣが作製される。
【００４３】
以上の光学素子の製造方法は、溶融ガラス塊ＦＧの粘度が所定範囲になった時点で移送するので、再加熱の必要性が低く移送時間を短縮でき、また最適な温度で成形型に移送されるので、金型の消耗を抑制でき且つ成形時間も短縮できる。また、かかる製造方法で製造される光学素子は光学機器において有用である。かかる光学素子を用いる光学機器の製造方法は、本発明に包含される。
【００４４】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学素子製造装置１０を用いた光学素子製造方法の手順を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
３０  支持部材
３３  受け面
４０  移送部（移送手段）
５１  検出部（検出手段）
５３  制御部（移送制御手段、供給制御手段）
６０  金型
６１  下型
６３  上型
ＦＧ  溶融ガラス塊
ＧＣ  光学素子
【図１】
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